1. Nature Energy：基于Li3P的结晶固体电解质界面使石墨基锂离子电池具有快速充电能力
Li+在电解质中的脱溶和在固体电解质界面（SEI）的扩散是限制石墨基锂离子电池快速充电的两个决定性步骤。在这里，华中科技大学孙永明发现低溶剂配位的Li+溶剂化结构可以在无机物种的内部亥姆霍兹平面附近诱导。1) 与常规SEI组分相比，Li3P可以实现更低的Li+去溶剂化势垒和更快的Li+通过SEI的扩散能力。作者在石墨表面构建了一层超薄的S桥磷层，该层原位转化为具有高离子电导率的结晶Li3P基SEI。2) 带有这种石墨阳极的软包电池具有10 min和6 min（6C和10C）充电分别达到91.2%和80%的容量，以及在6C充电速率下经过2000多次循环后具有82.9%的容量保持率。该工作揭示了SEI成分和结构调节对快速充电LIBs的重要性。
Shuibin Tu, et al. Fast-charging capability of graphite-based lithium-ion batteries enabled by Li3P-based crystalline solid–electrolyte interphase. Nature Energy 2023DOI: 10.1038/s41560-023-01387-5https://doi.org/10.1038/s41560-023-01387-5
2. Nature Materials：稀聚合物网络中渗透诱导的凝胶-凝胶相分离
宇宙大尺度结构、动物群和生命组织可以被认为是由耗散过程产生的非平衡组织系统。在人工系统中复制这样的特性仍极具挑战性。在此，东京大学Takamasa Sakai、Naoyuki Sakumichi报道了稀释聚合物-水混合物中的耗散网络形成过程，该过程导致渗流诱导的凝胶-凝胶相分离。1) 在凝胶化反应完成后的去溶胀过程中，在渗滤阈值形成单相结构的稀释体系自发分离成两个亚毫米级的共连续凝胶相（稀释渗滤凝胶）。这种含有99%水的稀释渗透凝胶具有独特的疏水性，并诱导皮下脂肪组织的发育。2) 因此，细胞相互作用的PEG凝胶有助于开发基于PEG的生物医学产品，如再生医学支架。该发现促进了从物理化学到组织工程等不同应用的具有高级功能的耗散结构的发展。
Shohei Ishikawa, et al. Percolation-induced gel–gel phase separation in a dilute polymer network. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01712-zhttps://doi.org/10.1038/s41563-023-01712-z
3. Nature Methods：抗疲劳水凝胶光纤实现运动过程中的外周神经光遗传学
近日，来自美国麻省理工学院的Xuanhe Zhao、Polina Anikeeva、Xinyue Liu和纽约州立大学Siyuan Rao等人开发了柔软且可拉伸的抗疲劳水凝胶光纤，能够在持续运动过程中对自然行为动物的外周神经进行光遗传学调节。1) 该研究开发的这一水凝胶中聚合物纳米晶畴的形成产生具有1.07 Db·cm−1的低光学损耗的纤维 ，杨氏模量为1.6 MPa，拉伸性为200%，疲劳强度为1.4 MPa，抵抗30000次拉伸循环，且水凝胶纤维允许光传递到坐骨神经，在经历反复变形的6周自愿车轮运行试验期间，从光遗传学角度激活Thy1:：ChR2小鼠的后肢肌肉；2) 此外，在TRPV1:：NpHR小鼠的炎症模型中，研究发现纤维还能够在8周内对疼痛超敏反应进行光学抑制，该研开发的这种水凝胶纤维为外周神经光遗传学提供了一种运动适应性强且稳健的解决方案，有助于体感的研究。
Liu, X., Rao, S., Chen, W. et al. Fatigue-resistant hydrogel optical fibers enable peripheral nerve optogenetics during locomotion. Nat Methods (2023).10.1038/s41592-023-02020-9https://doi.org/10.1038/s41592-023-02020-9
4. Nature Commun.：揭示双层微环境在金属氮碳催化剂上pH依赖性氧还原活性中的作用
电化学中的一个长期难题是，为什么金属氮碳催化剂在从碱性转变为酸性时，通常表现出显著的氧还原活性下降。近日，来自中国科学技术大学化学与材料科学学院的Yuen Wu和武汉大学化学与分子科学学院的Shengli Chen等人对此进行了深入研究和探讨。1) 该研究以FeCo-N6-C双原子催化剂为模型体系，结合从头算分子动力学模拟和原位表面增强红外吸收光谱，发现这是明显不同的界面双层结构，而不是多个反应步骤的能量学，其在金属氮碳催化剂上引起依赖于pH的氧还原活性；2) 具体而言，电极表面上极不相同的电荷密度在碱性和酸性氧还原条件下导致界面水的不同取向，从而影响表面含氧中间体和界面水分子之间氢键的形成，最终控制质子耦合电子转移步骤的动力学，本研究可能为设计用于质子交换膜燃料电池的先进金属氮碳催化剂开辟新的可行途径。
Li, P., Jiao, Y., Ruan, Y. et al. Revealing the role of double-layer microenvironments in pH-dependent oxygen reduction activity over metal-nitrogen-carbon catalysts. Nat Commun 14, 6936 (2023). DOI：10.1038/s41467-023-42749-7https://doi.org/10.1038/s41467-023-42749-7
5. Nature Commun.：用于相干光神经网络中可重构相位相关激活函数的石墨烯/硅异质结
光神经网络预示着信息和通信技术的新时代，并实现了各种智能应用。在ONN中，激活函数（AF）是决定网络性能的关键组件，片上AF设备仍在开发中。鉴于此，来自浙江大学信息科学与电子工程学院的Hongtao Lin和北京大学物理学院的Xiaoyong Hu等人首次展示了通过双功能石墨烯/硅（Gra/Si）异质结实现相激活的片上可重构AF器件。1) 该研究通过在一个设备中进行光学调制和检测，与其他片上AF策略相比，时间延迟更短，能耗更低，可重新配置性更高，设备占地面积更小，这一Gra/Si异质结的实验调制电压（功率）低至1 V（0.5 mW），优于许多纯硅对应物；2) 此外，在光电检测方面，研究检测到了超过200 mA/W的高响应度实现了，生成的特殊非线性函数被输入到复值ONN中，以挑战手写字母和图像识别任务，显示出高效、全组件集成的片上ONN的准确性和潜力，这一研究结果为片上ONN器件提供了新的见解，并为高性能集成光电子计算电路铺平了道路。
Zhong, C., Liao, K., Dai, T. et al. Graphene/silicon heterojunction for reconfigurable phase-relevant activation function in coherent optical neural networks. Nat Commun 14, 6939 (2023).10.1038/s41467-023-42116-6https://doi.org/10.1038/s41467-023-42116-6
6. Nature Commun.：由CaCO3颗粒拓扑演化成空心金属氢氧化物球构建的串联生物催化反应器
尽管空心无机球（HIS）的设计和合成取得了显着进展，但恶劣的合成条件阻碍了HIS在生化和生物领域的应用。在此，韩国科学技术院Insung S. Choi报道了一种通过简单地将CaCO3颗粒与水中金属离子混合来合成金属氢氧化物HIS(MH-HIS)的生物相容性策略。1)Ca2+和金属离子之间的离子交换反应导致固体CaCO3颗粒通过核壳和蛋黄壳结构从固体CaCO3颗粒到空心MH-HIS的结构和化学演化，同时能够将酶封装到壳上而不损失催化活性。2)生物相容性协议使得多酶级联反应成为可能，并且由于MH-HIS的机械耐用性而具有良好的可回收性。
Han, S.Y., Kim, N., Yun, G. et al. Tandem-biocatalysis reactors constructed by topological evolution of CaCO3 particles into hollow metal hydroxide spheres. Nat Commun 14, 6828 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42649-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-42649-w
7. JACS综述：钌基光激活化疗
莱顿大学Sylvestre Bonnet对钌基光激活化疗研究进行了综述介绍。1）钌(II)多吡啶配合物形成了一个具有精细可调的光化学和光物理性质的庞大的分子家族，其具有通过光取代反应产生激发态失活的能力，因此常被用于构建对光敏感的动态分子系统。在肿瘤学领域，钌(II)多吡啶配合物能够用于实现光激活化疗(PACT)，即一种新型的癌症治疗前药模式。配位键在可见光照射下发生的选择性断裂能够为肿瘤治疗提供重要帮助：在黑暗中，利用可见光照射肿瘤内的化合物可以使得毒性较低的药物被激活，从而能够有效地杀伤癌细胞。 2）作者在文中介绍了与PACT理念相关的重要概念和用于PACT的钌化合物与用于相关光学治疗（如光动力疗法(PDT)）的钌化合物之间的关系；此外，作者也讨论了PACT在临床实际应用中存在的重要问题，并总结展望了该领域面临的研究挑战和未来的发展前景。
Sylvestre Bonnet. Ruthenium-Based Photoactivated Chemotherapy. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c01135https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01135
8. Angew：PET废弃物酶促循环制取电池阳极用对苯二甲酸钙
生物技术回收提供了一种有前途的解决方案，可以解决与废塑料相关的环境问题，特别是广泛用于包装材料和纺织品的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。为了推动生物基循环塑料经济的发展，需要能够产生更高价值产品的创新升级回收策略。在这项研究中，南京工业大学Weiliang Dong，格赖夫斯瓦尔德大学Ren Wei通过将高浓度钙离子（高达1M）加入由目前已知的最佳酶LCCICCG催化的水解反应中，增强了废PET的酶促解聚。 1）钙离子的存在不仅提高了生物催化剂的热稳定性和活性，而且还显着减少了维持最佳pH水平所需的碱消耗。2）采用80 °C 12小时的优化条件，成功地将约84%的废PET(200 g L-1)转化为固体水合对苯二甲酸钙(CaTP•3H2O)作为主要产品，而不是可溶性对苯二甲酸盐。CaTP•3H2O易于纯化，可用作电池电极生产的原材料，其初始可逆比容量为164.2 mAh g-1。3）通过技术经济分析，研究人员最终证明，与采用回收对苯二甲酸的二次合成方法相比，基于一锅生物催化的CaTP合成是一种更优越的PET升级回收策略。
Rui Xue, et al, Enzymatic Upcycling of PET Waste to Calcium Terephthalate for Battery Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313633DOI: 10.1002/anie.202313633https://doi.org/10.1002/anie.202313633
9. ACS Nano：用于激光和固态照明的染料衍生的红色发射碳点
碳点是碳基纳米颗粒，以其覆盖整个可见光范围的强发光能力而闻名。由于碳点在生物应用和光电子学方面的巨大潜力，实现红色区域的高效率发射非常重要。目前，这种能量区间内的光致发光通常与合成过程中形成的多杂环分子域相关，然而，其存在低发射效率和控制光学特征的问题。在这里，CNR-IPCF的Annamaria Panniello，巴勒莫大学Fabrizio Messina，意大利国家研究委员会Marinella Striccoli通过以中性红（一种常见的发红光染料）为分子前体，通过溶剂热合成碳点来克服这些问题。1）合成的结果是，这种分子荧光团被纳入碳质核心，同时保留其原始的光学性质。获得的纳米颗粒在红色区域具有高发光性，其量子产率与起始染料相当。最重要的是，纳米颗粒碳基质可以保护中性红分子在紫外线激发下免受光漂白，同时防止聚集引起的猝灭，从而允许固态发射。2）利用这些优点，通过制造基于聚合物的高浓度固态碳点纳米复合材料来开发基于荧光的颜色转换层。最后，基于染料的碳点在红色区域表现出稳定的法布里-珀罗激光发射和高效的随机激光发射。
Antonino Madonia, et al, Dye-Derived Red-Emitting Carbon Dots for Lasing and Solid-State Lighting, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c05566https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05566
10. ACS Nano：基于聚氨酯/石墨烯涂层聚（3，4-乙二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）纤维的抗汗干扰高灵敏度温度传感器
体温是人体健康的重要指标。传统的水银和医用电子体温计响应速度慢(≥1分钟)，由于其刚性，不能长时间佩戴以实现连续温度监测。近日，曼彻斯特大学Yi Li，西北工业大学Wei Fan将湿法纺丝技术与浸渍技术相结合，一步法制备了皮芯结构的聚氨酯(PU)/石墨烯包覆poly(3，4ethylenedioxythiophene)−poly(styrenesulfonate)(PEDOT：PSS)温敏纤维。1) 该复合纤维在30−50 °C温度范围内具有较高的灵敏度(−1.72%/°C)、超分辨率(0.1°C)、快速时间响应(17 S)、防汗液干扰和高线性度(R2=0.98)。2）该纤维具有足够的强度，可以用商业棉纱编织成温敏织物。舒适耐用的面料可以放置在布的腋下位置，实现日常活动不间断的实时体温监测。通过蓝牙无线传输，可以实时监测体温，并在手机上显示给家长或监护人。总体而言，基于光纤的温度传感器由于其传感稳定性、舒适性和耐用性，将将显著提高可穿戴温度传感器在智能医疗中的实际应用。
Wei Fan, et al, An Antisweat Interference and Highly Sensitive Temperature Sensor Based on Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)−Poly(styrenesulfonate) Fiber Coated with Polyurethane/Graphene for Real-Time Monitoring of Body Temperature, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c04246https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04246
